nature.com daawwachuu keessaniif galatoomaa. Vershiniin biraawzari ati fayyadamaa jirtu deeggarsa CSS daangeffame qaba. Muuxannoo gaarii argachuuf, gosa biraawzari isa haaraa akka fayyadamtan (ykn haala walsimsiisaa Internet Explorer keessatti akka cuftan) isin gorsina. Dabalataanis, deeggarsa itti fufiinsa qabu mirkaneessuuf, marsariitiin kun akkaataa ykn JaavaScript hin hammatu.
Qorannoon kun dhiibbaa xurii NH4+ fi reeshiyoon sanyii mala guddinaa fi raawwii heksaahayidireetii niikeel salfeet heksaahayidireetii irratti qabu kiristallisaayizeeshinii qabbanaa’uu addaan cite jalatti qorata, akkasumas dhiibbaa xurii NH4+ mala guddinaa, amaloota ho’aa, fi gareewwan dalagaa heksaahayidireetii niikeel salfeet irratti qabu qorata. Xiyyeeffannoo xurii gadi aanaa irratti, ayoononni Ni2+ fi NH4+ SO42− waliin hidhuudhaaf dorgomu, kunis oomisha kiristaala fi saffisa guddinaa hir’isuu fi anniisaa hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii dabaluu fida. Xiyyeeffannoo xurii ol’aanaa irratti ayoononni NH4+ caasaa kiristaala keessatti hammatamuun soogidda walxaxaa (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O uumu. Uumamni soogidda walxaxaa oomisha kiristaala fi saffisa guddinaa dabaluu fi anniisaa hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii hir’isuu fida. Argamuun qindoominni ayoon NH4+ ol’aanaa fi gadi aanaa ta’e jallisuu laatiish kan fidu yoo ta’u, kiristaloonni ho’a hanga 80 °C irratti ho’aan tasgabbaa’oo dha. Kana malees, dhiibbaan xurii NH4+ mala guddina kiristaala irratti qabu kan reeshiyoo sanyii caalaa guddaadha. Yeroo qindoominni xurii gadi aanaa ta’u xurii sun salphaatti kiristaala irratti maxxanuu danda’a; yeroo qindoominni isaa ol’aanaa ta’e xurii sun kiristaala keessatti hammachuun salphaadha. Reeshiyoon sanyii oomisha kiristaala baay’ee guddisuu fi qulqullina kiristaala xiqqoo fooyyessuu danda’a.
Niikeel salfeet heksaahayidireetii (NiSO4 6H2O) amma meeshaa murteessaa industirii adda addaa keessatti fayyadamu yoo ta’u, kunis oomisha baatirii, elektirooplating, kaataalayistii, fi illee oomisha nyaataa, zayitaa fi urgooftuu keessatti. 1,2,3 Barbaachisummaan isaa guddina saffisaa konkolaattota elektirikii, kanneen baatirii niikeelii irratti hundaa’e litiyeem-ayoon (LiB) irratti baay’ee hirkatan waliin guddachaa dhufeera. Fayyadamni alayidii niikilii olaanaa kan akka NCM 811 bara 2030tti ol’aantummaa qaba jedhamee eegama, kunis fedhii niikilii salfeet heksaahayidireetii daran ni dabala. Haa ta’u malee, hanqina qabeenya irraa kan ka’e oomishni fedhii guddachaa jiru waliin walsimuu dhabuun, dhiyeessii fi fedhii gidduutti qaawwa uumuu danda’a. Hanqinni kun waa’ee argama qabeenyaa fi tasgabbii gatii irratti yaaddoo kan uume yoo ta’u, barbaachisummaa oomisha qulqullina olaanaa, tasgabbaa’aa sadarkaa baatirii niikeel salfeet gahumsa qabuun mul’isa. 1,4
Omishni niikeel salfeet heksaahayidireetii akka waliigalaatti kiristallisaayizeeshiniin argama. Malleen adda addaa keessaa mala qabbanaa’uu mala bal’inaan itti fayyadamnu yoo ta’u, faayidaa anniisaa xiqqaa fayyadamuu fi meeshaalee qulqullina olaanaa qaban oomishuuf dandeettii qaba. 5,6 Qorannoon kiristallisaayizeeshinii niikeel salfeet heksaahayidireetii kiristallisaayizeeshinii qabbanaa’uu addaan cite fayyadamuun guddina guddaa agarsiiseera. Yeroo ammaa kana qorannoon baay’een isaa adeemsa kiristallisaayizeeshinii fooyyessuu irratti kan xiyyeeffatu yoo ta’u, paaraameetota akka ho’a, saffisa qabbanaa’uu, guddina sanyii fi pH fooyyessuudhaani. 7,8,9 Galmi isaas oomisha kiristallii fi qulqullina kiristaalota argaman guddisuudha. Haa ta’u malee, qorannoon bal’aan paaraameetota kanaa ta’us, ammallee xiyyeeffannoon dhiibbaa xurii keessumaa ammooniyeemii (NH4+) bu’aa kiristallisaayizeeshinii irratti kenname irratti qaawwi guddaan jira.
Adeemsa baasuu keessatti xurii amooniyeemii waan jiruuf furmaata niikeelii kiristallisaayizeeshinii niikeelii keessatti fayyadamu keessatti argamuun isaa hin oolu. Amooniyaan yeroo baay’ee akka saponifying agent tti kan itti fayyadamu yoo ta’u, kunis NH4+ hamma xiqqaa furmaata nikel keessatti dhiisa. 10,11,12 Xurii amooniyeemii bakka hundatti argamullee, dhiibbaan isaan amaloota kiristaala kanneen akka caasaa kiristaala, mala guddinaa, amaloota ho’aa, qulqullina fi kkf irratti qaban haala gaariin hin hubatamne. Qorannoon daangeffame bu’aa isaanii irratti godhamu barbaachisaa dha sababiin isaas xurii guddina kiristaala gufachiisuu ykn jijjiiruu waan danda’uuf, yeroo tokko tokko immoo akka inhibiitarootaatti hojjechuudhaan ce’umsa bifa kiristaala meetaastaabilii fi tasgabbaa’aa gidduu jiru irratti dhiibbaa geessisa. 13,14 Kanaafuu xurii qulqullina oomishaa balaadhaaf saaxiluu waan danda’uuf bu’aa kana hubachuun ija industiriitiin murteessaadha.
Gaaffii addaa tokko irratti hundaa’uun qorannoon kun dhiibbaa xurii amooniyeemii amaloota kiristallii niikeelii irratti qabu qorachuuf kan kaayyeffate ture. Bu’aa xurii hubachuudhaan malawwan haaraan dhiibbaa hamaa isaan geessisan to’achuu fi xiqqeessuu danda’an qophaa’uu danda’u. Qorannoon kun walitti dhufeenya qindoomina xurii fi jijjiirama reeshiyoo sanyii gidduu jirus qorateera. Adeemsa oomishaa keessatti sanyii bal’inaan waan fayyadamuuf qorannoo kana keessatti paaraameetotni sanyii kan fayyadaman yoo ta’u, walitti dhufeenya wantoota kana lamaan gidduu jiru hubachuun barbaachisaa dha. 15 Bu’aan paaraameetota lamaan kanaa oomisha kiristaala, mala guddina kiristaala, caasaa kiristaala, morfoloojii fi qulqullina qorachuuf itti fayyadameera. Kana malees, amala sochii, amaloonni ho’aa, fi gareewwan dalagaa kiristallii dhiibbaa xurii NH4+ qofa jalatti caalaatti qoratameera.
Meeshaaleen qorannoo kana keessatti fayyadaman niikeel salfeet heksaahayidireetii (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) GEMn kenname; ammooniyeem salfeet ((NH)SO, ≥ 99%) Tianjin Huasheng Co., Ltd. irraa bitame; bishaan distilled ta’e. Kiristaalli sanyii fayyadame NiSO 6H2O yoo ta’u, caccabsamee fi shaakalamee guddina paartiikilii walfakkaatu 0.154 mm argate. Amaloonni NiSO 6H2O gabatee 1 fi fakkii 1 irratti agarsiifamaniiru.
Dhiibbaan xurii NH4+ fi reeshiyoon sanyii kiristallisaayizeeshinii heksaahayidireetii niikeel salfeet irratti qabu qabbanaa’uu addaan citee fayyadamuun qoratameera. Yaalii hunduu ho’a jalqabaa 25 °C irratti kan gaggeeffame ture. 25 °C akka teempireechara kiristallisaayizeeshiniitti kan filatame daangaa to’annoo ho’aa yeroo calaqqee ilaalcha keessa galchuun. Kiristaalaayizeeshiniin yeroo furmaata ho’aa faanaalii Buchner ho’a gadi aanaa qabu fayyadamuun calalamu jijjiirama ho’aa tasaatiin kakaafamuu danda’a. Adeemsi kun sochii, fudhatama xurii fi amaloota kiristaala adda addaa irratti dhiibbaa guddaa geessisuu danda’a.
Falmiin niikilii jalqaba kan qophaa’e NiSO4 6H2O 224 g bishaan distiilii 200 ml keessatti bulbulamuudhaan ture. Xiyyeeffannaan filatame supersaturation (S) = 1.109 wajjin walsima. Supersaturation kan murtaa’e bulbulamuu kiristaalota niikeel salfeet bulbulamanii fi bulbulamuu nikel salfeet heksahayidireetii 25 °C irratti walbira qabuun ture. Supersaturation gadi aanaan yeroo ho’i gara isa jalqabaatti gadi bu’u ofumaan kiristallisaayizeeshinii akka hin uumamneef filatame.
Dhiibbaan qindoominni ayoon NH4+ adeemsa kiristallisaayizeeshinii irratti qabu (NH4)2SO4 furmaata niikeelii irratti dabaluudhaan qoratameera. Qorannoon kun keessatti qindoominni ayoon NH4+ fayyadame 0, 1.25, 2.5, 3.75, fi 5 g/L ture. Furmaanni sun 60 °C irratti daqiiqaa 30f ho’ifamee osoo 300 rpmn socho’u walnyaatinsa walfakkaataa mirkaneessuuf. Sana booda furmaanni sun gara teempireechara walnyaatinsaa barbaadamutti qabbanaa’e. Yeroo ho’i 25 °C ga’u, hammi kiristallii sanyii adda addaa (reeshiyoo sanyii 0.5%, 1%, 1.5%, fi 2%) furmaata sanatti dabalameera. Reeshiyoon sanyii kan murtaa’e ulfaatina sanyii fi ulfaatina NiSO4 6H2O furmaata keessa jiru walbira qabuun ture.
Kiristaalota sanyii furmaata sanatti erga dabalamanii booda adeemsi kiristallisaayizeeshinii uumamaan uumame. Adeemsi kiristallisaayizeeshinii daqiiqaa 30f ture. Kiristaalota kuufaman furmaata irraa daran adda baasuuf furmaanni filtara press fayyadamuun calalame. Adeemsa calaqqee keessatti, carraa irra deebiin kiristallisaayizeeshinii xiqqeessuu fi xurii furmaata keessa jiru fuula kiristaalota irratti akka hin maxxanne xiqqeessuuf, kiristaloonni yeroo hunda etaanooliin dhiqamaniiru. Kiristaalota dhiquuf etaanooliin kan filatame kiristaalonni etaanoolii keessatti waan hin bulbulamneef. Kiristaalonni calalaman inkubaatara laabraatoorii keessatti 50 °C irratti kaa’amaniiru. Paaraameetotni yaalii bal’aan qorannoo kana keessatti fayyadaman gabatee 2 irratti agarsiifamaniiru.
Caasaan kiristaala meeshaa XRD (SmartLab SE—HyPix-400) fayyadamuun kan murtaa’e yoo ta’u, kompaawundootni NH4+ jiraachuun isaanii adda baafameera. Morfooloojii kiristaala xiinxaluuf amala SEM (Apreo 2 HiVac) raawwatameera. Amaloonni ho’aa kiristallii meeshaa TGA (TG-209-F1 Libra) fayyadamuun murtaa’eera. Gareen dalagaa FTIR (JASCO-FT/IR-4X) tiin xiinxalamaniiru. Qulqullinni saamudaa meeshaa ICP-MS (Prodigy DC Arc) fayyadamuun murtaa’eera. Saamuda kan qophaa’e kiristallii 0.5 g bishaan distiilii 100 mL keessatti bulbulamuudhaani. Bu’aan kiristallisaayizeeshinii (x) akkaataa foormulaa (1) tiin ulfaatina kiristaala oomishaa ulfaatina kiristaala galteetiin hiruun shallagameera.
bakka x oomisha kiristaala, 0 hanga 1 garaagarummaa qabu, mout ulfaatina kiristallii oomishaa (g), min ulfaatina kiristallii galtee (g), msol ulfaatina kiristallii furmaata keessa jiruu, mseed immoo ulfaatina kiristallii sanyii ti.
Omishni kiristallisaayizeeshinii sochii guddina kiristaala murteessuu fi gatii anniisaa hojiitti hiikuu tilmaamuuf caalaatti qoratameera. Qorannoon kun reeshiyoo facaasaa %2 fi adeemsa yaalii kanaan duraatiin kan raawwatamedha. Paaraameetotni sochii kiristallisaayizeeshinii isothermal yeroo kiristallisaayizeeshinii adda addaa (daqiiqaa 10, 20, 30, fi 40) fi teempireechara jalqabaa (25, 30, 35, fi 40 °C) irratti oomisha kiristaala madaaluudhaan murtaa’eera. Xiyyeeffannaan filatame teempireechara jalqabaa irratti gatiiwwan supersaturation (S) 1.109, 1.052, 1, fi 0.953 waliin walsima. Gatiin supersaturation kan murtaa’e bulbulamuu kiristallii niikeel salfeet bulbulamee fi bulbulamuu niikeel salfeet heksaahayidireetii teempireechara jalqabaa irratti walbira qabuun ture. Qorannoon kun, bulbulamummaan NiSO4 6H2O bishaan 200 mL keessatti ho’a adda addaa xurii malee fakkii 2 irratti agarsiifameera.
Johnson-Mail-Avrami (JMA theory) amala kiristallisaayizeeshinii isothermal xiinxaluuf fayyadama. Tiyoorii JMA kan filatame adeemsi kiristallisaayizeeshinii hanga kiristallii sanyii furmaata sanatti dabalamutti waan hin uumamneef. Tiyoorii JMA akka armaan gadiitti ibsameera:
Bakka x(t) ce’umsa yeroo t bakka bu’u, k dhaabbataa saffisa ce’umsaa bakka bu’u, t yeroo ce’umsaa bakka bu’u, n immoo indeeksii Avrami bakka bu’a. Foormulaan 3 foormulaa (2) irraa kan argamedha. Anniisaa hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii walqixa Arrhenius fayyadamuun murtaa’a:
Bakka kg dhaabbataa saffisa walnyaatinsaa, k0 dhaabbataa, Fkn anniisaa hojiitti hiikuu guddina kiristaala, R dhaabbataa gaasii moolaar (R=8.314 J/mol K), fi T teempireechara kiristallisaayizeeshinii isothermal (K) dha.
Fakkiin 3a akka agarsiisutti reeshiyoon facaasaa fi qindoominni doopaantii oomisha kiristallii niikeelii irratti dhiibbaa qaba. Yeroo qindoominni doopaantii furmaata keessatti gara 2.5 g/Ltti ol guddatu oomishni kiristaala %7.77 irraa gara %6.48 (reeshiyoo sanyii %0.5) fi %10.89 irraa gara %10.32tti (reeshiyoo sanyii %2) gadi bu’eera. Dabalataan daballiin qindoomina doopaantii oomisha kiristaala walsimuun akka dabalu taasiseera. Omishni olaanaan %17.98 kan gahe yeroo reeshiyoon facaasaa %2 fi qindoominni doopaantii 5 g/L ta’edha. Jijjiiramni akkaataa oomisha kiristallii dabaluu qindoomina doopaantii wajjin jijjiirama mala guddina kiristallii wajjin walqabatee ta’uu danda’a. Yeroo qindoominni doopaantii gadi aanaa ta’u, ayoononni Ni2+ fi NH4+ SO42− waliin hidhachuuf wal dorgomu, kunis bulbulamuu niikilii furmaata keessatti akka dabalu fi oomishni kiristaala akka hir’atu taasisa. 14 Yeroo qindoominni xurii ol’aanaa ta’e adeemsi dorgommii ammallee ni uuma, garuu ayoononni NH4+ tokko tokko ayoonota niikeelii fi salfeet waliin qindoominaan soogidda dachaa niikilii amooniyeemii salfeet uumu. 16 Soogiddi dachaa uumamuun bulbulamummaa bulbulamaa akka hir’atu taasisa, kanaanis oomishni kiristaala ni dabala. Reeshiyoo facaasaa guddisuun oomisha kiristaala itti fufiinsaan fooyyessuu danda’a. Sanyiiwwan adeemsa niwukilaasii fi guddina kiristaala ofumaan jalqabuu kan danda’u, bal’ina fuula jalqabaa ayoonota bulbulamoo akka gurmaa’anii fi kiristaalota uumuuf kennuudhaan. Reeshiyoon facaasuu akkuma dabalaa deemuun, bal’inni fuula jalqabaa ayoononni akka gurmaa’aniif dabalaa waan deemuuf, kiristaloonni baay’een uumamuu danda’u. Kanaafuu, reeshiyoo facaasaa dabaluun saffisa guddina kiristaala fi oomisha kiristaala irratti dhiibbaa kallatti qaba. 17. 17.
Paaraameetota NiSO4 6H2O: (a) oomisha kiristaala fi (b) pH furmaata niikeelii talaallii duraa fi booda.
Fakkiin 3b akka agarsiisutti reeshiyoon sanyii fi qindoominni doopaantii sanyii dabaluu duraa fi booda pH furmaata niikilii irratti dhiibbaa qaba. Kaayyoon hordoffii pH furmaataa jijjiirama walmadaalummaa keemikaalaa furmaata keessatti mul’atu hubachuudha. Kiristaalota sanyii itti dabaluun dura sababa ayoonota NH4+ pirootonoota H+ gadhiisan jiraachuu isaaniitiin pHn furmaataa hir’achuu barbaada. Xiyyeeffannoo doopaantii dabaluudhaan pirootonoonni H+ baay’een akka gadhiifaman taasisa, kanaanis pH furmaataa hir’isa. Kiristaalota sanyii erga itti dabalamee booda pHn furmaata hunda ni dabala. Adeemsi pH adeemsa oomisha kiristallii wajjin walitti dhufeenya gaarii qaba. Gatiin pH inni gadi aanaan kan argame qindoomina doopaantii 2.5 g/L fi reeshiyoo sanyii %0.5 ta’een ture. Akkuma qindoominni doopaantii gara 5 g/Ltti dabalaa deemuun pHn furmaataa ni dabala. Mul’anni kun baay’ee hubatamaadha, sababiin isaas argamuun ayoonota NH4+ furmaata keessatti yookaan sababa xuuxamuutiin, yookaan sababa hammatamuutiin, yookaan sababa xuuxamuu fi hammatamuu ayoonota NH4+ kiristalliitiin waan hir’atuuf.
Amala sochii guddina kiristaala murteessuu fi anniisaa hojiitti hiikuu guddina kiristaala shallaguuf yaalii fi xiinxala oomisha kiristaala daran gaggeeffameera. Paaraameetotni sochii kiristallisaayizeeshinii isothermal kutaa Mala keessatti ibsamaniiru. Fakkiin 4 pilaatota Johnson-Mehl-Avrami (JMA) kan agarsiisu yoo ta’u kunis amala sochii guddina kiristaala niikeel salfeet agarsiisa. Plootiin kan uumame gatii ln[− ln(1− x(t))] gatii ln t irratti pilaantii gochuudhaan (Hima walqixaa 3). Gatiin giraadiyeentii pilaatota irraa argaman gatiiwwan indeeksii JMA (n) kanneen safara kiristaala guddachaa jiruu fi mala guddinaa agarsiisan waliin walsimu. Gatiin kutaa saffisa guddinaa kan agarsiisu yoo ta’u kunis dhaabbataa ln k tiin bakka bu’a. Gatiin indeeksii JMA (n) 0.35 hanga 0.75 gidduutti argama. Gatiin n kun kiristaloonni guddina diimeshinii tokkoo akka qabaniifi mala guddinaa babal’inaan to’atame akka hordofan agarsiisa; 0 < n < 1 guddina diimeshinii tokkoo kan agarsiisu yoo ta’u, n < 1 ammoo mala guddinaa babal’inaan to’atame agarsiisa. 18 Saffisni guddina dhaabbataa k teempireechara dabaluu wajjin hir’ata, kunis adeemsi kiristallisaayizeeshinii teempireechara gadi aanaa irratti saffisaan akka uumamu agarsiisa. Kunis teempireechara gadi aanaa irratti supersaturation furmaataa dabaluu wajjin wal qabata.
Joonsan-Mehl-Avrami (JMA) pilaatota niikeel salfeet heksaahayidireetii teempireechara kiristallisaayizeeshinii adda addaa irratti: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C fi (d) 40 °C.
Doopaantonni dabalamuun isaanii teempireechara hunda irratti saffisa guddinaa walfakkaataa agarsiiseera. Yeroo qindoominni doopaantii 2.5 g/L ta’u saffisi guddina kiristaala hir’ate, yeroo qindoominni doopaantii 2.5 g/L ol ta’u ammoo saffisi guddina kiristaala dabaleera. Akkuma armaan dura ibsame jijjiiramni akkaataa saffisa guddina kiristallii jijjiirama mala walnyaatinsa ayoonota furmaata keessa jiran gidduu jiru irraa kan ka’edha. Yeroo qindoominni doopaantii gadi aanaa ta’u adeemsi dorgommii ayoonota furmaata keessa jiran gidduutti taasifamu bulbulamuu bulbulamaa ni dabala, kanaanis saffisa guddina kiristaala hir’isa. 14 Kana malees, doopaantonni baay’inaan itti dabalamuun adeemsi guddinaa jijjiirama guddaa akka fidu taasisa. Yeroo qindoominni doopaantii 3.75 g/L ol ta’u, niwukilasii kiristaala haaraan dabalataa ni uuma, kunis bulbulamuu bulbulamaa hir’isuu fida, kanaanis saffisa guddina kiristallii ni dabala. Uumamuun niwukilasii kiristaala haaraa uumamuu soogidda dachaa (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O agarsiisuu danda’a. 16 Yeroo mala guddina kiristaala irratti mari’annu, bu’aan difraakshinii raajii eksiree uumamuu soogidda dachaa mirkaneessa.
Faankishiniin pilaatoo JMA anniisaa hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii murteessuuf daran madaalameera. Anniisaa hojiitti hiikuu walqixxaattoo Arrhenius (Hima walqixaa (4) keessatti agarsiifame) fayyadamuun shallagame. Fakkiin 5a hariiroo gatii ln(kg) fi gatii 1/T gidduu jiru agarsiisa. Sana booda, anniisaan hojiitti hiikuu gatii giraadiyeentii pilaatota irraa argame fayyadamuun shallagameera. Fakkiin 5b gatiiwwan anniisaa hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii qindoomina xurii adda addaa jalatti agarsiisa. Bu’aan qorannoo kanaa jijjiiramni qindoomina xurii anniisaa hojiitti hiikuu irratti dhiibbaa akka qabu agarsiisa. Anniisaa hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii kiristallii niikeel salfeet xurii hin qabne 215.79 kJ/mol dha. Yeroo xurii 2.5 g/L ga’u anniisaan hojiitti hiikuu %3.99n dabalee 224.42 kJ/mol ta’a. Dabalaan anniisaa hojiitti hiikuu danqaan anniisaa adeemsa kiristallisaayizeeshinii akka dabalu agarsiisa, kunis saffisa guddina kiristallii fi oomishni kiristallii akka hir’atu taasisa. Yeroo xurii 2.5 g/L ol ta’u anniisaan hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii baay’ee hir’ata. Xurii 5 g/l irratti anniisaan hojiitti hiikuu 205.85 kJ/mol yoo ta’u, kunis anniisaa hojiitti hiikuu qindoomina xurii 2.5 g/l irratti argamu irraa %8.27 gadi bu’aadha. Anniisaa hojiitti hiikuu hir’achuun adeemsi kiristallisaayizeeshinii akka mijatu agarsiisa, kunis saffisa guddina kiristallii fi oomishni kiristallii akka dabalu taasisa.
(a) Walsimsiisuun pilaatota ln(kg) fi 1/T fi (b) anniisaa hojiitti hiikuu Fkn kiristallisaayizeeshinii qindoomina xurii adda addaa irratti.
Akkaataan guddina kiristaala ispeektaroskoopii XRD fi FTIR tiin qoratamee, sochii guddina kiristallii fi anniisaa hojiitti hiikuu xiinxalameera. Fakkiin 6 bu’aa XRD agarsiisa. Daataan PDF #08–0470 waliin kan walsimu yoo ta’u, kunis α-NiSO4 6H2O (siliika diimaa) ta’uu isaa agarsiisa. Kiristaalli kan sirna tetragonal yoo ta’u, gareen iddoo P41212, paaraameetotni seelii yuunitii a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, fi ulfaatinni 840.8 Å3 dha. Bu’aawwan kun bu’aawwan kanaan dura Manomenova fi kkfn maxxanfaman waliin kan walsimuu dha. 19 Seensa ayoonota NH4+ akkasumas (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O akka uumamu taasisa. Daataan kun kan PDF Lakk.31–0062 ti. Kiristaalli kun kan sirna monokiliniik, garee iddoo P21/a, paaraameetotni seelii yuunitii a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, fi ulfaatinni 684 Å3 dha. Bu’aan kun qorannoo kanaan dura Su fi kkfn gabaafame waliin kan walsimuu dha.20.
Akkaataan difraakshinii raajii eksiree kiristallii niikeel salfeet: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, fi (g–h) 2% reeshiyoo sanyii. Fakkiin mirgaa ilaalcha guddate fakkii bitaa ti.
Akkuma fakkii 6b, d, f fi h irratti mul’atutti, 2.5 g/L daangaa ol’aanaa qindoomina amooniyeemii furmaata keessatti soogidda dabalataa osoo hin uumiin ti. Yeroo qindoominni xurii 3.75 fi 5 g/L ta’u, ayoononni NH4+ caasaa kiristaala keessatti hammatamee soogidda walxaxaa (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O uumu. Akka ragaatti, keessumaa 2θ 16.47° fi 17.44° irratti, qindoominni xurii 3.75 irraa gara 5 g/Ltti dabaluu isaatiin, ciminni olka’iinsa soogidda walxaxaa ni dabala. Dabalaan fiixee soogidda walxaxaa sababa seera walmadaalummaa keemikaalaa qofaadha. Haa ta’u malee, fiixeewwan hin baramne tokko tokko 2θ 16.47° irratti kan mul’atan yoo ta’u, kunis difoormeeshinii elastikii kiristaalichaa irraa kan ka’e ta’uu danda’a. 21 Bu’aan amalaafis reeshiyoon facaasaa ol’aanaa ta’uun ciminni olka’iinsa soogidda walxaxaa hir’isuu akka fidu agarsiisa. Reeshiyoon sanyii ol’aanaa ta’e adeemsa kiristallisaayizeeshinii kan saffisiisu yoo ta’u, kunis bulbulamaa baay’ee akka hir’atu taasisa. Haala kana keessatti adeemsi guddina kiristaala sanyii irratti kan xiyyeeffate yoo ta’u, uumamuun marsaa haaraa kan gufachiisu supersaturation furmaataa hir’achuu isaatiin. Faallaa kanaatiin, yeroo reeshiyoon sanyii gadi aanaa ta’u adeemsi kiristallisaayizeeshinii suuta kan jedhu yoo ta’u, supersaturation furmaataa sadarkaa ol’aanaa ta’een hafa. Haalli kun carraa niwukilaasii soogidda dachaa baay’ee hin bulbulamne (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O ni dabala. Daataan cimina olka’aa soogidda dachaa gabatee 3 irratti kennameera.
Amalli FTIR sababa argama ayoonota NH4+ irraa kan ka’e jeequmsa ykn jijjiirama caasaa lattice keessummeessituu keessatti uumamu kamiyyuu qorachuuf raawwatameera. Saamuda reeshiyoo facaasaa dhaabbataa %2 qaban amala isaanii adda baafameera. Fakkiin 7 bu’aa amala FTIR agarsiisa. Fiixeen bal’aan 3444, 3257 fi 1647 cm−1 irratti mul’ate sababa haala diriirsuu O–H molakiyuulota irraa kan ka’e dha. Piikoonni 2370 fi 2078 cm−1 irratti argaman hidhoo haayidiroojiinii molakiyuulota gidduu molakiyuulota bishaanii gidduu jiru bakka bu’u. Baandiin 412 cm−1 irratti argamu raafama diriirsuu Ni–O tiin kan walqabatudha. Kana malees, ayoononni SO4− bilisaa haala raafama gurguddoo afur 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) fi 1143 fi 1100 cm−1 (υ3) irratti agarsiisu. Mallattoowwan υ1-υ4 amaloota haalawwan raafama kan bakka bu’an yoo ta’u, υ1 haala hin mancaane (diriirsuu simeetrikii), υ2 haala dachaa lama gadi bu’e (simmeetirii qaxxaamuraa) kan bakka bu’u yoo ta’u, υ3 fi υ4 ammoo haalawwan sadii-degenerate bakka bu’u (diriirsuu asiimeetrikii fi qaxxaamuraa asiimeetrikii, akkaataa walduraa duubaan). 22,23,24 Bu’aan amala akka agarsiisutti xurii amooniyeemii jiraachuun lakkoofsa dalgee 1143 cm-1 (fakkii irratti geengoo diimaatiin mallatteeffame) irratti fiixee dabalataa kenna. Piikiin dabalataa 1143 cm-1 irratti argamu, argamuun ayoonota NH4+, qindoominni isaanii maal iyyuu yoo ta’e, caasaa laatiish jallisuu akka fidu agarsiisa, kunis jijjiirama firikuweensii raafama molakiyuulota ayoon salfeet kiristaala keessa jiran irratti fida.
Bu’aa XRD fi FTIR amala sochii guddina kiristallii fi anniisaa hojiitti hiikuu wajjin walqabatee argame irratti hundaa’uun fakkiin 8 iskiimaatikii adeemsa kiristallisaayizeeshinii niikeel salfeet heksaahayidireetii xurii NH4+ dabaluudhaan agarsiisa. Xurii yoo hin jiraanne ayoononni Ni2+ H2O waliin walnyaachuun niikeel haayidireetii [Ni(6H2O)]2− ni uumu. Sana booda, haayidireetii niikilii ofumaan ayoonota SO42− waliin walitti makamee niwukilasii Ni(SO4)2 6H2O uumuun gara kiristallii niikeel salfeet heksaahayidireetiitti guddata. Yeroo xurii amooniyeemii gadi aanaa ta’e (2.5 g/L fi isaa gadi) furmaata sanatti dabalamu, [Ni(6H2O)]2− ayoonota SO42− wajjin guutummaatti walitti makuun rakkisaadha sababiin isaas ayoonni [Ni(6H2O)]2− fi NH4+ ayoonota SO42− wajjin walitti makamuuf wal dorgomu, haa ta’u malee ammallee ayoonni salfeet gahaan ayoonota lamaan waliin walnyaachuu danda’an jiraatus. Haalli kun anniisaan hojiitti hiikuu kiristallisaayizeeshinii akka dabalu fi guddina kiristaala akka suuta jedhu taasisa. 14,25 Niwukilasii heksaahayidireetii niikeel salfeet uumamee gara kiristaalaatti erga guddate booda ayoononni NH4+ fi (NH4)2SO4 dachaa fuula kiristaala irratti ni xuuxamu. Kunis gareen dalagaa ayoon SO4− (lakkoofsi dalgee 1143 cm−1) saamuda NSH-8 fi NSH-12 keessatti adeemsa dooping malee maaliif akka uumame ibsa. Yeroo qindoominni xurii ol’aanaa ta’u, ayoononni NH4+ caasaa kiristaala keessatti hammatamuu jalqabu, soogidda dachaa uumu. 16 Mul’anni kun kan uumamu sababa hanqina ayoonota SO42− furmaata keessatti yoo ta’u, ayoononni SO42− ayoonota ammooniyeemii caalaa saffisaan haayidireetii niikeel waliin walqabatu. Malli kun niwukilaasii fi guddina soogidda dachaa ni jajjabeessa. Adeemsa alayidii keessatti niwukilasii Ni(SO4)2 6H2O fi (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O yeroo tokkotti kan uumaman yoo ta’u, kunis baay’inni niwukilasii argaman akka dabalu taasisa. Lakkoofsi niwukilasii dabaluu guddina kiristaala saffisiisuu fi anniisaan hojiitti hiikuu akka hir’atu taasisa.
Walnyaatinsi keemikaalaa niikeel salfeet heksaahayidireetii bishaan keessatti bulbulaa, amooniyeemii salfeet hamma xiqqaa fi baay’ee itti dabaluun, sana booda adeemsa kiristallisaayizii raawwachuu akka armaan gadiitti ibsamuu danda’a:
Bu’aan amala SEM fakkii 9 irratti agarsiifameera.Bu’aan amala akka agarsiisutti hammi soogidda amooniyeemii itti dabalamee fi reeshiyoon facaasuu boca kiristaala irratti dhiibbaa guddaa akka hin qabne agarsiisa. Guddinni kiristaalota uumaman bakka tokko tokkotti kiristaloonni gurguddoon mul’atanis, haalaan dhaabbataa ta’ee hafa. Haa ta’u malee, dhiibbaa qindoominni soogidda amooniyeemii fi reeshiyoon facaasaa giddugaleessa guddina kiristaalota uumaman irratti qabu murteessuuf ammallee amala ibsuun barbaachisaadha.
Morfooloojii kiristaala NiSO4 6H2O: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% fi (p–u) 2% reeshiyoo sanyii jijjiirama qindoomina NH4+ gubbaa irraa gara jalaatti agarsiisu, kunis 0, 1.25, 2.5, 3.75 fi 5 g/L dha.
Fakkiin 10a kaarvoota TGA kiristallii qindoomina xurii adda addaa qaban agarsiisa. Xiinxalli TGA saamuda irratti kan raawwatame reeshiyoo facaasaa %2 ta’een ture. Xiinxalli XRD kompaawundoota uumaman adda baasuuf saamuda NSH-20 irrattis raawwatameera. Bu’aan XRD fakkii 10b irratti mul’ate jijjiirama caasaa kiristallii mirkaneessa. Safartuuwwan teermoogiraaviimeetrii akka agarsiisanitti kiristaloonni walnyaataman hundi tasgabbii ho’aa hanga 80°C agarsiisu. Itti aansuudhaan ulfaatinni kiristaala %35 hir’ateera, ho’i gara 200°Ctti yeroo ol guddatu. Ulfaatina kiristallii hir’isuun adeemsa diigamuu irraa kan ka’e yoo ta’u, kunis molakiyuulota bishaanii 5 dhabuun NiSO4 H2O uumuu kan of keessaa qabudha. Yeroo ho’i gara 300–400°C ol guddatu ulfaatinni kiristallii ammas hir’ate. Ulfaatinni kiristallii gara %6.5 yoo ta’u, ulfaatina saamuda kiristaala NSH-20 xiqqoo ol’aanaa, sirritti %6.65 ture. Saamuda NSH-20 keessatti ayoonota NH4+ gara gaasii NH3tti diigamuun isaanii hir’isuu xiqqoo ol’aanaa ta’e argamsiiseera. Akkuma ho’i 300 irraa gara 400°Ctti dabalaa deemuun ulfaatinni kiristallii hir’achaa dhufe, kunis kiristaloonni hundi caasaa NiSO4 akka qabaatan taasiseera. Teempireecharri 700°C irraa gara 800°Ctti dabaluudhaan caasaan kiristaala gara NiOtti akka jijjiiramu taasiseera, kunis gaasonni SO2 fi O2 akka gadhiifaman taasiseera.25,26
Qulqullinni kiristaalota niikeel salfeet heksaahayidireetii meeshaa DC-Arc ICP-MS fayyadamuun qindoomina NH4+ madaaluudhaan murtaa’eera. Qulqullinni kiristallii niikeel salfeet foormulaa (5) fayyadamuun murtaa’eera.
Bakka Ma ulfaatina xurii kiristaala keessa jiruu (mg), Mo ulfaatina kiristaalichaa (mg), Ca qindoomina xurii furmaata keessa jiruu (mg/l), V ulfaatina furmaataa (l) dha.
Fakkiin 11 qulqullina kiristaalota niikeel salfeet heksaahayidireetii agarsiisa. Gatiin qulqullinaa gatii giddugaleessaa amala 3 ti. Bu’aan qorannoo kanaa akka agarsiisutti reeshiyoon facaasaa fi qindoominni xurii qulqullina kiristaalota niikeel salfeet uumaman irratti kallattiin dhiibbaa qaba. Xiyyeeffannaan xurii hamma olka’u xuuxamuun xurii guddaa waan ta’eef qulqullinni kiristaalota uumaman gadi aanaa ta’a. Haa ta’u malee, akkaataan xuuxuu xurii qindoomina xurii irratti hundaa’uun jijjiiramuu kan danda’u yoo ta’u, giraafiin bu’aa akka agarsiisutti xuuxamuun waliigalaa xurii kiristalliitiin jijjiirama guddaa akka hin qabne agarsiisa. Kana malees, bu’aawwan kunniin reeshiyoon facaasaa olaanaan qulqullina kiristallii fooyyessuu akka danda’us agarsiisu. Mul’anni kun kan danda’amu niwukilasii kiristaala uumaman irra caalaan isaanii niwukilasii niikilii irratti yeroo walitti qabaman carraan ayoonota niikeelii niikeelii irratti kuufamuu isaanii ol’aanaa waan ta’eef. 27. 27.
Qorannoon kun ayoononni amooniyeemii (NH4+) adeemsa kiristallisaayizeeshinii fi amaloota kiristallinaa kiristallii niikeel salfeet heksaahayidireetii irratti dhiibbaa guddaa akka qaban kan agarsiisu yoo ta’u, akkasumas dhiibbaa reeshiyoon sanyii adeemsa kiristallisaayizeeshinii irratti qabu mul’isee jira.
Xiyyeeffannaan ammooniyeemii 2.5 g/l ol yoo ta’e, oomishni kiristallii fi saffisi guddina kiristaala ni hir’ata. Xiyyeeffannaan ammooniyeemii 2.5 g/l ol yoo ta’e oomishni kiristallii fi saffisi guddina kiristaala ni dabala.
Xurii furmaata niikeelii irratti dabaluunis dorgommii ayoonota NH4+ fi [Ni(6H2O)]2− gidduutti SO42− tiif ni dabala, kunis anniisaan hojiitti hiikuu akka dabalu taasisa. Hir’inni anniisaa hojiitti hiikuu erga xurii baay’ee itti dabalamee booda sababa seenuu ayoonota NH4+ gara caasaa kiristaalaatti, kanaanis soogidda dachaa (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O uuma.
Reeshiyoo facaasaa ol’aanaa fayyadamuun oomisha kiristaala, saffisa guddina kiristaala fi qulqullina kiristaala niikeel salfeet heksaahayidireetii fooyyessuu danda’a.
Demirel, HS, fi kkf. Kiristaalaayizeeshinii farra furdaa niikeel salfeet haayidireetii sadarkaa baatirii yeroo adeemsa lateraayitii. Sept. Teeknooloojii Qulqulleessuu, 286, 120473. https://doi.org/10.1016/J.SEPPUR.2022.120473 (2022).
Saguntala, P. fi Yasota, P. Fayyadama optikaalaa kiristaalota niikeel salfeet teempireechara olaanaa irratti: Qorannoo amala amiinoo asiidota akka doopaantiitti dabalamaniin. Mater. Har'a Proc. 9, 669-673 irratti kan ibsame. 10.1016/J.MATPR.2018.10.391 (2019) Qo’annoo Afaan Oromootiin.
Babaahmadi, V., fi kanneen biroo. Elektiroodipoozishinii paateenoota niikeelii fuula huccuu irratti maxxansaa poliyooliin gidduu galeessa godhate giraafiinii oksaayidii hir’ate irratti. Joornaalii Fiizikaalaa fi Keemikaalaa Injinariingii Fuula Kolooyidaa 703, 135203. https://doi.org/10.1016/J.COLSURFA.2024.135203 (2024).
Fraser, J., Anderson, J., Lazuen, J., fi kanneen biroo. “Fedhii fi nageenya dhiyeessii niikeelii baatirii konkolaataa elektirikii gara fuula duraa.” Waajjira Maxxansaa Gamtaa Awurooppaa; (2021) tiin kan qophaa’e. https://doi.org/10.2760/212807 irratti kan argamu
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. fi Louhi-Kultanen, M. Qulqulleessuu niikeel salfeet batch kiristallisaayizeeshinii qabbanaa’uudhaan. Teeknooloojii Keemikaalaa Injinariingii 42(7), 1475–1480. 10.1002/CEAT.201800695 (2019) Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo.
Ma, Y. fi kkf. Fayyadama mala roobaa fi kiristallisaayizeeshinii oomisha soogidda sibiilaa meeshaalee baatirii litiyeem-ayoon: gamaaggama. Sibiilota. 10(12), 1-16 irratti kan ibsame. 10.3390/MET10121609 (2020) Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo.
Masalov, V. M., fi kkf. Guddina kiristaalota tokkicha niikeel salfeet heksaahayidireetii (α-NiSO4.6H2O) haala teempireechara giraadiyeentii haala tasgabbaa’aa jalatti. Kiristaalogiraafii. 60(6), 963-969 irratti kan ibsame. https://doi.org/10.1134/S1063774515060206 (2015) Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo.
Choudhury, R. R. fi kkf. Kiristaalota α-Nikel salfeet heksaahayidireetii: Hariiroo haala guddinaa, caasaa kiristallii fi amaloota gidduu jiru. JApCr. 52, 1371-1377 irratti kan ibsame. https://doi.org/10.1107/S1600576719013797FAAYILII (2019) irratti kan xiyyeeffatedha.
Hahn, B., Böckman, O., Wilson, BP, Lundström, M. fi Louhi-Kultanen, M. Qulqulleessuu niikeel salfeet kiristallisaayizeeshinii batch-cooled tiin. Teeknooloojii Keemikaalaa Injinariingii 42(7), 1475–1480. 10.1002/ceat.201800695 (2019) Afaan Oromoo fi Jechoota Dinqisiiso Afaan Oromoo.